Μελέτη με ραδιονουκλίδια

Ιστορία της ανακάλυψης της διαγνωστικής με ραδιονουκλίδια

Η απόσταση μεταξύ των εργαστηρίων φυσικής, όπου οι επιστήμονες κατέγραφαν τα ίχνη των πυρηνικών σωματιδίων, και της καθημερινής κλινικής πρακτικής φαινόταν απογοητευτικά μεγάλη. Η ίδια η ιδέα της χρήσης φαινομένων πυρηνικής φυσικής για την εξέταση ασθενών μπορεί να φαίνεται, αν όχι τρελή, τότε υπέροχη. Ωστόσο, αυτή ήταν η ιδέα που γεννήθηκε στα πειράματα του Ούγγρου επιστήμονα D. Hevesi, ο οποίος αργότερα κέρδισε το βραβείο Νόμπελ. Μια φθινοπωρινή μέρα του 1912, ο E. Rutherford του έδειξε ένα σωρό από χλωριούχο μόλυβδο που βρισκόταν στο υπόγειο του εργαστηρίου και του είπε: «Ορίστε, φροντίστε αυτό το σωρό. Προσπαθήστε να απομονώσετε το ράδιο D από το άλας του μολύβδου».

Μετά από πολυάριθμα πειράματα που διεξήγαγε ο D. Hevesi μαζί με τον Αυστριακό χημικό A. Paneth, κατέστη σαφές ότι ήταν αδύνατο να διαχωριστεί χημικά ο μόλυβδος και το ράδιο D, καθώς δεν ήταν ξεχωριστά στοιχεία, αλλά ισότοπα ενός στοιχείου - του μολύβδου. Διαφέρουν μόνο στο ότι το ένα από αυτά είναι ραδιενεργό. Όταν αποσυντίθεται, εκπέμπει ιονίζουσα ακτινοβολία. Αυτό σημαίνει ότι ένα ραδιενεργό ισότοπο - ένα ραδιονουκλίδιο - μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης κατά τη μελέτη της συμπεριφοράς του μη ραδιενεργού διδύμου του.

Συναρπαστικές προοπτικές άνοιξαν για τους γιατρούς: η εισαγωγή ραδιονουκλιδίων στο σώμα του ασθενούς και η παρακολούθηση της θέσης τους χρησιμοποιώντας ραδιομετρικές συσκευές. Σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα, η διαγνωστική των ραδιονουκλιδίων έγινε ανεξάρτητος ιατρικός κλάδος. Στο εξωτερικό, η διαγνωστική των ραδιονουκλιδίων σε συνδυασμό με τη θεραπευτική χρήση των ραδιονουκλιδίων ονομάζεται πυρηνική ιατρική.

Η μέθοδος ραδιονουκλιδίων είναι μια μέθοδος μελέτης της λειτουργικής και μορφολογικής κατάστασης οργάνων και συστημάτων χρησιμοποιώντας ραδιονουκλίδια και δείκτες που επισημαίνονται με αυτά. Αυτοί οι δείκτες - ονομάζονται ραδιοφαρμακευτικά (RP) - εισάγονται στο σώμα του ασθενούς και στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας διάφορες συσκευές, προσδιορίζεται η ταχύτητα και η φύση της κίνησης, της στερέωσης και της απομάκρυνσής τους από όργανα και ιστούς.

Επιπλέον, δείγματα ιστών, αίματος και εκκρίσεις ασθενών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ραδιομετρία. Παρά την εισαγωγή αμελητέων ποσοτήτων του δείκτη (εκατοντοστά και χιλιοστά του μικρογραμμαρίου) που δεν επηρεάζουν την κανονική ροή των ζωτικών διεργασιών, η μέθοδος έχει εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία.

Ένα ραδιοφαρμακευτικό προϊόν είναι μια χημική ένωση που έχει εγκριθεί για χορήγηση σε ανθρώπους για διαγνωστικούς σκοπούς και περιέχει ένα ραδιονουκλίδιο στο μόριό της. Το ραδιονουκλίδιο πρέπει να έχει φάσμα ακτινοβολίας συγκεκριμένης ενέργειας, να προκαλεί ελάχιστη έκθεση σε ακτινοβολία και να αντανακλά την κατάσταση του εξεταζόμενου οργάνου.

Από αυτή την άποψη, ένα ραδιοφαρμακευτικό προϊόν επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη τη φαρμακοδυναμική του (συμπεριφορά στο σώμα) και τις πυρηνικοφυσικές του ιδιότητες. Η φαρμακοδυναμική ενός ραδιοφαρμακευτικού προϊόντος καθορίζεται από τη χημική ένωση βάσει της οποίας συντίθεται. Οι δυνατότητες καταχώρισης μιας RFP εξαρτώνται από τον τύπο αποσύνθεσης του ραδιονουκλιδίου με το οποίο έχει επισημανθεί.

Κατά την επιλογή ενός ραδιοφαρμακευτικού προϊόντος για εξέταση, ο γιατρός πρέπει πρώτα απ 'όλα να λάβει υπόψη τον φυσιολογικό προσανατολισμό και τη φαρμακοδυναμική του. Ας το εξετάσουμε αυτό χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της εισαγωγής ενός RFP στο αίμα. Μετά την ένεση σε μια φλέβα, το ραδιοφαρμακευτικό προϊόν αρχικά κατανέμεται ομοιόμορφα στο αίμα και μεταφέρεται σε όλα τα όργανα και τους ιστούς. Εάν ο γιατρός ενδιαφέρεται για την αιμοδυναμική και την πλήρωση αίματος των οργάνων, θα επιλέξει έναν δείκτη που κυκλοφορεί στην κυκλοφορία του αίματος για μεγάλο χρονικό διάστημα, χωρίς να υπερβαίνει τα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων στους περιβάλλοντες ιστούς (για παράδειγμα, ανθρώπινη αλβουμίνη ορού). Κατά την εξέταση του ήπατος, ο γιατρός θα προτιμήσει μια χημική ένωση που συλλαμβάνεται επιλεκτικά από αυτό το όργανο. Ορισμένες ουσίες συλλαμβάνονται από το αίμα από τα νεφρά και απεκκρίνονται στα ούρα, επομένως χρησιμοποιούνται για την εξέταση των νεφρών και του ουροποιητικού συστήματος. Ορισμένα ραδιοφαρμακευτικά προϊόντα είναι τροπικά προς τον οστίτη ιστό, γεγονός που τα καθιστά απαραίτητα στην εξέταση του μυοσκελετικού συστήματος. Μελετώντας τους χρόνους μεταφοράς και τη φύση της κατανομής και της αποβολής του ραδιοφαρμακευτικού προϊόντος από το σώμα, ο γιατρός κρίνει τη λειτουργική κατάσταση και τα δομικά και τοπογραφικά χαρακτηριστικά αυτών των οργάνων.

Ωστόσο, δεν αρκεί να λάβουμε υπόψη μόνο τη φαρμακοδυναμική ενός ραδιοφαρμακευτικού προϊόντος. Είναι απαραίτητο να λάβουμε υπόψη τις πυρηνικοφυσικές ιδιότητες του ραδιονουκλιδίου που περιλαμβάνεται στη σύνθεσή του. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να έχει ένα συγκεκριμένο φάσμα ακτινοβολίας. Για να ληφθεί μια εικόνα οργάνων, χρησιμοποιούνται μόνο ραδιονουκλίδια που εκπέμπουν ακτίνες γ ή χαρακτηριστική ακτινοβολία ακτίνων Χ, καθώς αυτές οι ακτινοβολίες μπορούν να καταγραφούν με εξωτερική ανίχνευση. Όσο περισσότερα γ-κβάντα ή κβάντα ακτίνων Χ σχηματίζονται κατά τη ραδιενεργό διάσπαση, τόσο πιο αποτελεσματικό είναι αυτό το ραδιοφαρμακευτικό προϊόν από διαγνωστικής άποψης. Ταυτόχρονα, το ραδιονουκλίδιο πρέπει να εκπέμπει όσο το δυνατόν λιγότερη σωματιδιακή ακτινοβολία - ηλεκτρόνια που απορροφώνται στο σώμα του ασθενούς και δεν συμμετέχουν στη λήψη μιας εικόνας οργάνων. Από αυτή την άποψη, προτιμώνται τα ραδιονουκλίδια με πυρηνικό μετασχηματισμό ισομερούς τύπου μετάβασης.

Τα ραδιονουκλίδια με χρόνο ημιζωής αρκετών δεκάδων ημερών θεωρούνται μακράς διαρκείας, αρκετές ημέρες - μέτριας διάρκειας, αρκετές ώρες - βραχύβια, αρκετά λεπτά - εξαιρετικά βραχύβια. Για προφανείς λόγους, τείνουν να χρησιμοποιούν βραχύβια ραδιονουκλίδια. Η χρήση μεσαίας διάρκειας και ιδιαίτερα μακράς διάρκειας ραδιονουκλιδίων σχετίζεται με αυξημένη έκθεση σε ακτινοβολία, η χρήση εξαιρετικά βραχύβιων ραδιονουκλιδίων είναι δύσκολη για τεχνικούς λόγους.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να ληφθούν ραδιονουκλίδια. Μερικά από αυτά σχηματίζονται σε αντιδραστήρες, μερικά σε επιταχυντές. Ωστόσο, ο πιο συνηθισμένος τρόπος για να ληφθούν ραδιονουκλίδια είναι η μέθοδος της γεννήτριας, δηλαδή η παραγωγή ραδιονουκλιδίων απευθείας στο εργαστήριο διαγνωστικής ραδιονουκλιδίων χρησιμοποιώντας γεννήτριες.

Μια πολύ σημαντική παράμετρος ενός ραδιονουκλιδίου είναι η ενέργεια των κβάντων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Τα κβάντα πολύ χαμηλής ενέργειας συγκρατούνται στους ιστούς και, επομένως, δεν φτάνουν στον ανιχνευτή μιας ραδιομετρικής συσκευής. Τα κβάντα πολύ υψηλής ενέργειας διέρχονται εν μέρει από τον ανιχνευτή, επομένως η απόδοση καταγραφής τους είναι επίσης χαμηλή. Το βέλτιστο εύρος κβαντικής ενέργειας στη διαγνωστική των ραδιονουκλιδίων θεωρείται ότι είναι 70-200 keV.

Μια σημαντική απαίτηση για ένα ραδιοφαρμακευτικό προϊόν είναι η ελάχιστη έκθεση σε ακτινοβολία κατά τη χορήγησή του. Είναι γνωστό ότι η δραστικότητα του εφαρμοζόμενου ραδιονουκλιδίου μειώνεται λόγω δύο παραγόντων: της αποσύνθεσης των ατόμων του, δηλαδή μιας φυσικής διαδικασίας, και της απομάκρυνσής του από το σώμα - μιας βιολογικής διαδικασίας. Ο χρόνος αποσύνθεσης των μισών ατόμων του ραδιονουκλιδίου ονομάζεται φυσικός χρόνος ημιζωής T 1/2. Ο χρόνος κατά τον οποίο η δραστικότητα του φαρμάκου που εισάγεται στο σώμα μειώνεται κατά το ήμισυ λόγω της απομάκρυνσής του ονομάζεται βιολογικός χρόνος ημιζωής. Ο χρόνος κατά τον οποίο η δραστικότητα του ραδιοφαρμακευτικού προϊόντος που εισάγεται στο σώμα μειώνεται κατά το ήμισυ λόγω φυσικής αποσύνθεσης και αποβολής ονομάζεται αποτελεσματικός χρόνος ημιζωής (Ef).

Για τις διαγνωστικές μελέτες ραδιονουκλιδίων, προσπαθούν να επιλέξουν ένα ραδιοφαρμακευτικό φάρμακο με το μικρότερο χρόνο ημιζωής (T1/2). Αυτό είναι κατανοητό, επειδή το φορτίο ακτινοβολίας στον ασθενή εξαρτάται από αυτήν την παράμετρο. Ωστόσο, ένας πολύ σύντομος φυσικός χρόνος ημιζωής είναι επίσης άβολος: πρέπει να έχετε χρόνο για να παραδώσετε το ραδιοφαρμακευτικό προϊόν στο εργαστήριο και να διεξάγετε τη μελέτη. Ο γενικός κανόνας είναι: η Tdar του φαρμάκου πρέπει να είναι κοντά στη διάρκεια της διαγνωστικής διαδικασίας.

Όπως έχει ήδη αναφερθεί, σήμερα τα εργαστήρια χρησιμοποιούν συχνότερα τη μέθοδο γεννήτριας για την απόκτηση ραδιονουκλιδίων, και σε 90-95% των περιπτώσεων πρόκειται για το ραδιονουκλίδιο ^99mTc, το οποίο χρησιμοποιείται για την επισήμανση της συντριπτικής πλειοψηφίας των ραδιοφαρμακευτικών προϊόντων. Εκτός από το ραδιενεργό τεχνήτιο, χρησιμοποιούνται ^133Xe, ^67Ga και πολύ σπάνια άλλα ραδιονουκλίδια.

Τα ραδιοφαρμακευτικά προϊόντα που χρησιμοποιούνται συχνότερα στην κλινική πράξη.

Πρόσκληση υποβολής προσφορών	Πεδίο εφαρμογής
99m Tc-αλβουμίνη	Μελέτη ροής αίματος
99m ' Tc-σημασμένα ερυθροκύτταρα	Μελέτη ροής αίματος
99m Tc-κολλοειδές (τεχνική προσαρμογή)	Εξέταση ήπατος
99m Tc-βουτυλο-IDA (βρωμοσίδη)	Εξέταση του χοληφόρου συστήματος
99m Tc-πυροφωσφορικό (technifor)	Σκελετική εξέταση
99m Ts-MAA	Εξέταση πνευμόνων
133 Αυτός	Εξέταση πνευμόνων
67 Ga-κιτρικό	Ογκοτροπικό φάρμακο, καρδιολογική εξέταση
99μ Τσ-σεσταμίμπι	Ογκοτροπικό φάρμακο
99m Tc-μονοκλωνικά αντισώματα	Ογκοτροπικό φάρμακο
201 Τ1-χλωρίδιο	Καρδιά, έρευνα εγκεφάλου, ογκοτροπικό φάρμακο
99m Tc-DMSA (τεχνημεκ)	Εξέταση νεφρών
131 Τ-ιππουράν	Εξέταση νεφρών
99 Tc-DTPA (πεντατεχνολογία)	Εξέταση των νεφρών και των αιμοφόρων αγγείων
99m Tc-MAG-3 (technemag)	Εξέταση νεφρών
99m Tc-υπερτεχνητικό	Εξέταση του θυρεοειδούς αδένα και των σιελογόνων αδένων
18 F-DG	Έρευνα για τον εγκέφαλο και την καρδιά
123 I-MIBG	Εξέταση επινεφριδίων

Έχουν αναπτυχθεί διάφορες διαγνωστικές συσκευές για την εκτέλεση μελετών ραδιονουκλιδίων. Ανεξάρτητα από τον συγκεκριμένο σκοπό τους, όλες αυτές οι συσκευές έχουν σχεδιαστεί σύμφωνα με μία μόνο αρχή: διαθέτουν έναν ανιχνευτή που μετατρέπει την ιονίζουσα ακτινοβολία σε ηλεκτρικούς παλμούς, μια ηλεκτρονική μονάδα επεξεργασίας και μια μονάδα παρουσίασης δεδομένων. Πολλές ραδιοδιαγνωστικές συσκευές είναι εξοπλισμένες με υπολογιστές και μικροεπεξεργαστές.

Οι σπινθηριστές ή, λιγότερο συχνά, οι μετρητές αερίων χρησιμοποιούνται συνήθως ως ανιχνευτές. Ένας σπινθηριστής είναι μια ουσία στην οποία εμφανίζονται λάμψεις φωτός ή σπινθηρισμοί υπό την επίδραση ταχέως φορτισμένων σωματιδίων ή φωτονίων. Αυτοί οι σπινθηρισμοί συλλαμβάνονται από φωτοπολλαπλασιαστές (PMT), οι οποίοι μετατρέπουν τις λάμψεις φωτός σε ηλεκτρικά σήματα. Ο κρύσταλλος σπινθηρισμού και ο PMT τοποθετούνται σε ένα προστατευτικό μεταλλικό περίβλημα, έναν κατευθυντήρα, ο οποίος περιορίζει το «οπτικό πεδίο» του κρυστάλλου στο μέγεθος του οργάνου ή του μέρους του σώματος που μελετάται.

Συνήθως, μια ακτινοδιαγνωστική συσκευή διαθέτει αρκετούς αντικαταστάσιμους κολυμβητές, οι οποίοι επιλέγονται από τον γιατρό ανάλογα με τους στόχους της μελέτης. Ο κολυμβητής έχει μία μεγάλη ή αρκετές μικρές οπές μέσω των οποίων η ραδιενεργός ακτινοβολία διεισδύει στον ανιχνευτή. Κατ' αρχήν, όσο μεγαλύτερη είναι η οπή στον κολυμβητή, τόσο υψηλότερη είναι η ευαισθησία του ανιχνευτή, δηλαδή η ικανότητά του να καταγράφει ιονίζουσα ακτινοβολία, αλλά ταυτόχρονα η ανάλυσή του είναι χαμηλότερη, δηλαδή η ικανότητα να διακρίνει ξεχωριστά μικρές πηγές ακτινοβολίας. Οι σύγχρονοι κολυμβητές έχουν αρκετές δεκάδες μικρές οπές, η θέση των οποίων επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη τη βέλτιστη «όραση» του αντικειμένου μελέτης! Σε συσκευές που έχουν σχεδιαστεί για τον προσδιορισμό της ραδιενέργειας βιολογικών δειγμάτων, χρησιμοποιούνται ανιχνευτές σπινθηρισμού με τη μορφή των λεγόμενων μετρητών φρεατίων. Μέσα στον κρύσταλλο υπάρχει ένα κυλινδρικό κανάλι στο οποίο τοποθετείται ένας δοκιμαστικός σωλήνας με το υπό μελέτη υλικό. Ένας τέτοιος σχεδιασμός ανιχνευτή αυξάνει σημαντικά την ικανότητά του να συλλαμβάνει ασθενή ακτινοβολία από βιολογικά δείγματα. Οι υγροί σπινθηριστές χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της ραδιενέργειας βιολογικών υγρών που περιέχουν ραδιονουκλίδια με ήπια β-ακτινοβολία.

Όλες οι διαγνωστικές μελέτες με ραδιονουκλίδια χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες: μελέτες στις οποίες το ραδιοφαρμακευτικό προϊόν εισάγεται στο σώμα του ασθενούς – μελέτες in vivo, και μελέτες του αίματος, των ιστών και των εκκρίσεων του ασθενούς – μελέτες in vitro.

Οποιαδήποτε μελέτη in vivo απαιτεί ψυχολογική προετοιμασία του ασθενούς. Ο σκοπός της διαδικασίας, η σημασία της για τη διάγνωση και η ίδια η διαδικασία θα πρέπει να του εξηγούνται. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να τονιστεί η ασφάλεια της μελέτης. Κατά κανόνα, δεν χρειάζεται ειδική προετοιμασία. Ο ασθενής θα πρέπει μόνο να προειδοποιείται για τη συμπεριφορά του κατά τη διάρκεια της μελέτης. Οι μελέτες in vivo χρησιμοποιούν διάφορες μεθόδους χορήγησης του ραδιοφαρμακευτικού προϊόντος ανάλογα με τους στόχους της διαδικασίας. Οι περισσότερες μέθοδοι περιλαμβάνουν την έγχυση του ραδιοφαρμακευτικού προϊόντος κυρίως σε φλέβα, πολύ λιγότερο συχνά σε αρτηρία, παρέγχυμα οργάνων ή άλλους ιστούς. Το ραδιοφαρμακευτικό προϊόν χρησιμοποιείται επίσης από το στόμα και με εισπνοή (εισπνοή).

Οι ενδείξεις για εξέταση με ραδιονουκλίδια καθορίζονται από τον θεράποντα ιατρό μετά από διαβούλευση με ακτινολόγο. Κατά κανόνα, πραγματοποιείται μετά από άλλες κλινικές, εργαστηριακές και μη επεμβατικές ακτινοθεραπείες, όταν καθίσταται σαφής η ανάγκη για δεδομένα ραδιονουκλιδίων σχετικά με τη λειτουργία και τη μορφολογία ενός συγκεκριμένου οργάνου.

Δεν υπάρχουν αντενδείξεις για τη διάγνωση ραδιονουκλεϊδίων, υπάρχουν μόνο περιορισμοί που προβλέπονται από τις οδηγίες του Υπουργείου Υγείας.

Μεταξύ των μεθόδων ραδιονουκλεϊδίων, διακρίνονται οι εξής: μέθοδοι απεικόνισης ραδιονουκλεϊδίων, ακτινογραφία, κλινική και εργαστηριακή ραδιομετρία.

Ο όρος «οπτικοποίηση» προέρχεται από την αγγλική λέξη «vision». Υποδηλώνει τη λήψη μιας εικόνας, στην προκειμένη περίπτωση χρησιμοποιώντας ραδιενεργά νουκλίδια. Η οπτικοποίηση ραδιονουκλιδίων είναι η δημιουργία μιας εικόνας της χωρικής κατανομής του ραδιοφαρμακευτικού προϊόντος σε όργανα και ιστούς όταν εισάγεται στο σώμα του ασθενούς. Η κύρια μέθοδος οπτικοποίησης ραδιονουκλιδίων είναι η γάμμα σπινθηρογραφία (ή απλώς σπινθηρογραφία), η οποία εκτελείται σε μια συσκευή που ονομάζεται γάμμα κάμερα. Μια παραλλαγή της σπινθηρογραφίας που εκτελείται σε μια ειδική γάμμα κάμερα (με κινητό ανιχνευτή) είναι η στρώση προς στρώση οπτικοποίηση ραδιονουκλιδίων - τομογραφία εκπομπής ενός φωτονίου. Σπάνια, κυρίως λόγω της τεχνικής πολυπλοκότητας της λήψης εξαιρετικά βραχύβιων ραδιονουκλιδίων που εκπέμπουν ποζιτρόνια, η τομογραφία εκπομπής δύο φωτονίων εκτελείται επίσης σε μια ειδική γάμμα κάμερα. Μερικές φορές χρησιμοποιείται μια ξεπερασμένη μέθοδος οπτικοποίησης ραδιονουκλιδίων - η σάρωση. Εκτελείται σε μια συσκευή που ονομάζεται σαρωτής.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]